一种用于介电测井仪的新型材料VU波段宽带功率放大器的制作方法

本发明属于石油测井工程技术领域，特别涉及该领域中的一种用于介电测井仪的新型材料vu波段宽带功率放大器。

背景技术：

石油工业中二次开采和三次开采中低电阻率油层和高电阻率水层并不罕见。利用电阻率方法区别油水层常常失效，而水的相对介电常数（80左右）和油的相对介电常数（2～4）相差很大；所以介电常数的测量较之其它手段能更加简单的区分油、气、水层。近年来，对井眼附近地层介电常数的测量越来越受到重视。地层介电常数的测量需要使用介电测井仪，介电测井仪利用发射和接收路径电磁波的相对幅度、相位的差值，反演得到地层的介电常数和电阻率值。

早期应用于介电测井仪发射机的功率放大器工作频带窄，频率单一，无法利用宽带电磁波色散效应获得更丰富的地层信息；早期发射机功放管芯采用ldmos工艺，结温较低，无法满足较高温度的井下工作环境；同时早期发射机功率放大器工作效率低，造成发射机热损耗大，仪器整机功耗也较大，发射机功率放大器无法在井下高温环境下长时间大功率稳定工作，必须分时工作以降低平均功耗。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于介电测井仪的新型材料vu波段宽带功率放大器。

本发明采用如下技术方案：

一种用于介电测井仪的新型材料vu波段宽带功率放大器，其改进之处在于：包括氮化镓gan功率放大器管芯，功率放大器管芯的漏极与漏极驱动器电连接，漏极驱动器则通过大功率mos管与储能电容电连接，功率放大器管芯的栅极与栅极驱动器内的缓冲器电连接，在栅极驱动器内还包括与缓冲器电连接的编码器和与编码器电连接的带隙基准。

进一步的，漏极驱动器的输出峰值电流为14a。

进一步的，栅极驱动器的管壳材料采用耐高温氧化铝陶瓷。

进一步的，栅极驱动器的带载能力为±50ma。

本发明的有益效果是：

（1）使用新型半导体材料氮化镓（gan）做为功率放大器管芯，禁带宽度大，击穿电压高，抗辐射能力强。

（2）使用新型半导体材料氮化镓（gan）做为功率放大器管芯，热导率高，可有效提高功率放大器管芯的最高工作结温，即提高了工作温度，满足井下高温环境工作要求。

（3）使用新型半导体材料氮化镓（gan）做为功率放大器管芯，可有效提高发射机效率至65%左右，进一步提高功率放大器的最高工作温度，实现介电测井仪发射机在井下恶劣高温环境下大功率长期稳定工作。

（4）使用新型半导体材料氮化镓（gan）做为功率放大器管芯，可实现0.02ghz～1ghz工作带宽，进一步实现多频点介电测井仪，利用电磁波色散效应，获得更为丰富的地层信息。

附图说明

图1是本发明功率放大器的电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例公开了一种用于高频阵列介电测井仪井下发射机中的新型材料氮化镓（gan）宽带功率放大器。其在石油测井系统中的功能是作为发射机末端模块，在井下高温工作条件下，将待发射宽带微波信号的功率进行高倍数放大，然后馈入发射天线，做为有效测试信号发送出去。

本实施例能够利用新型半导体材料氮化镓的物理化学特性，在信号带宽方面，有效拓宽测井仪发射信号的工作频段，实现v波段和u波段（0.02ghz—1ghz）的工作带宽，进而利用不同频率电磁波的色散效应，可以反演计算得到更加丰富的地层介电常数和电导率信息；在工作温度方面，新型材料氮化镓可有效提高功放管芯片的结温，进一步提高了功率放大器的最高工作温度，可满足井下高温150℃工作条件；在发射效率方面，将发射机的工作效率提高至65%，有效降低发射机的热损耗，进一步降低仪器功耗，实现多频点高频介电测井仪在高温条件下长期大功率稳定工作。

具体的说，本实施例公开了本发明提供了一种可工作于v波段和u波段的新型材料宽带功率放大器模块装置，其电路原理图如图1所示，包括：（1）漏极驱动器、（2）栅极驱动器、（3）功率放大器管芯。

（1）漏极驱动器：元器件型号bw760sm5，作为功率放大器管芯的漏极驱动电路，结合储能电容和大功率mos管irf4095，带载能力强，输出峰值电流高达14a。可根据氮化镓材料特性，给管芯提供具有一定上电时序的漏极工作电压。

（2）栅极驱动器：核心元器件型号bw747sm3m，管壳材料采用耐高温的氧化铝陶瓷，内部主要由带隙基准、编码器和缓冲器三部分组成，带载能力为±50ma。作为功率放大器管芯的栅极驱动电路，通过该芯片引脚13至引脚16的不同组合方式，产生可变的合适的栅极偏置电压，提供满足应用要求的静态工作点。

（3）功率放大器管芯：元器件型号heg060e，作为功率放大器模块的核心器件，将待发射的宽带电磁波信号放大后，馈入发射天线。